[发明专利]一种模块化六自由度机械手及其控制方法

权利要求书

1.一种模块化六自由度机械手，包括一用于提供整个系统运动能量的电源系统、一连接并控制整个结构运动的控制系统、六个相互配合的关节模块、各关节独立的转换机构，以及一末端抓取机构，所述末端抓取机构包括用于驱动所述末端抓取机构的一气动夹持系统，其特征在于，所述机械手结构还采用向外侧延伸的连杆结构连接相邻两个所述关节模块，用于增加关节连接的强度、刚度和精度。

2.根据权利要求1所述的模块化六自由度机械手，其特征在于，所述转换机构包括安装在每个关节上的一动力系统，所述动力系统包括一电机连接一柔性结构谐波减速器，并经过所述柔性结构谐波减速器减速后，在控制系统控制下，运动所连接的机构到指定位置。

3.根据权利要求2所述的模块化六自由度机械手，其特征在于，所述柔性结构谐波减速器包括位于所述减速器中央的一波发生器，位于所述减速器外围的一钢轮和位于所述钢轮内侧的一柔轮，所述柔轮用于通过变形实现与所述钢轮的无侧隙啮合。

4.根据权利要求1所述的模块化六自由度机械手，其特征在于，所述转换机构还包括至少一位置传感器，所述位置传感器设置在各关节本体上，用于实时检测所述关节的位置。

5.根据权利要求1所述的模块化六自由度机械手，其特征在于，所述控制系统还包括一伺服系统和一示教盒，所述伺服系统由基于DSP的运动控制器、伺服驱动器、伺服电动机及光电编码器组成；所述示教盒通过控制级计算机获得机械手伺服系统中的数据，并应用于控制级计算机控制软件中，从而实现对机械手的示教及控制。

6.根据权利要求1所述的模块化六自由度机械手，其特征在于，所述末端抓取机构采用卡盘式夹具结构，包括一驱动旋转气缸连接并驱动至少一三爪气动卡盘，并通过所述三爪气动卡盘手指上的橡胶板接触并抓取物体。

7.根据权利要求1所述的模块化六自由度机械手，其特征在于，所述连杆机构，由钛合金材料制成；所述关节转换机构包括步进电机或伺服电机。

8.一种根据权利要求1至7任一条所述的模块化六自由度机械手的控制方法，其特征在于，所述六个关节模块各自接受独立的电机驱动，并经过各自的谐波减速器减速后，驱动各自末端产生相应的运动。

9.根据权利要求8所述的模块化六自由度机械手的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：所述示教盒记录人工操作过程中的力闭环信息和位置闭环信息，所述位置闭环信息包括通过传感器检测机械手末端抓取机构的位移；

B：所述示教盒输出的所储存的控制信息中的位移信息，经位移/力变换环节转换为输入力；

C：所述输入力与力的设定值合成之后作为力控制的给定量，输出后用于自动操纵所述机械手的运动。

10.根据权利要求9所述的模块化六自由度机械手结构的控制方法，其特征在于，所述控制方法通过控制机械手的离散点上手爪的位姿，实现相邻点的运动。